电气1404拔河游戏机.docx
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电气1404拔河游戏机
电子技术
课程设计
成绩评定表
设计课题:
拔河游戏机
学院名称:
电气工程学院
专业班级:
电气1404
学生姓名:
姚献礼
学号:
201423010405
指导教师:
郑小真、王爱民
设计地点:
31-220
设计时间:
2016.07.04—2016.07.10
指导教师意见:
成绩:
签名:
年月日
电子技术
课程设计
课程设计名称:
拔河游戏机
专业班级:
电气1404
学生姓名:
姚献礼
学号:
201423010405
指导教师:
郑小真、王爱民
课程设计地点:
31-220
课程设计时间:
2016.07.04——2016.07.10
电子技术课程设计任务书
学生姓名
姚献礼
专业班级
电气1404
学号
201423010405
题目
拔河游戏机
课题性质
工程设计
课题来源
自拟
指导教师
郑小真、王爱民
主要内容
(参数)
设计一个拔河游戏机,用按键的速度模拟双方的力量,以点亮的发光二极管的左右移动显示双方比赛的状态。
1.拔河游戏机用15个发光二极管排成一排,比赛开始时,中间的二极管点亮;
2.甲乙双方各持一个按键,比赛开始时双方迅速不断按动各自的按键,以此产生脉冲,谁按的快,亮点就向谁方移动;
3.当任何一方终端发光二极管点亮时,这一方获胜,此时发光二极管的状态保持,双方按键无效,必须经复位键复位,亮点才能恢复至中间,开始新一轮比赛;
4.要设置显示器显示甲乙双方赢的局数。
任务要求
(进度)
第1-2天:
熟悉课程设计任务及要求,查阅技术资料,确定设计方案。
第3-4天:
按照确定的方案设计单元电路。
要求画出单元电路图,元件及元件参数选择要有依据,各单元电路的设计要有详细论述。
第5-6天:
撰写课程设计报告。
要求内容完整、图表清晰、文理流畅、格式规范、方案合理、设计正确,篇幅合理。
主要参考
资料
[1]康华光.电子技术基础(模拟部分)(第5版)[M].北京:
高等教育出版社,2004
[2]阎石.数字电子技术基础(第5版)[M].北京:
高等教育出版社,2006
[3]陈光明.电子技术书课程设计与综合实训[M].北京航空航天出版社.2007
审查意见
系(教研室)主任签字:
年月日
目录
引言4
1.硬件组成和方案设计4
1.1硬件组成4
1.2方案设计4
2.流程图及单元电路设计5
2.1流程图5
2.2单元电路设计5
2.2.1脉冲电路设计5
2.2.2计数及控制电路设计7
2.2.3电子绳电路设计7
2.2.4计分电路设计8
3.总电路图及仿真结果9
3.1总电路图9
3.2电路仿真10
4.部分重要芯片引脚图12
4.174LS193引脚图12
4.2CC4514引脚图13
4.3CC451114
4.474LS39015
5.设计感言15
6.参考文献16
引言
我设计的是模拟拔河游戏机,通过两个按键开关,以按键快慢来表示用力的大小,以15个LED灯表示绳子。
开始时,中间的LED灯亮,表示绳子的中点,当其中一人获胜,即出现最边端的LED灯亮的情况后,锁定两个按键,按复位键后,解除锁定,数码显示管显示胜局数。
1.硬件组成和方案设计
1.1硬件组成
硬件组成如图1.1所示
图1.1基本硬件组成
1.2方案设计
(1)1)本课题所设计的拔河游戏机由15电平指示灯排列成一行,开机之后只有中间一个电平指示灯亮,以此作为拔河的中心线。
可逆计数器原始状态为0000,经译码后输出中间的电平指示灯亮。
游戏双方各持一个按键,迅速地、不断地按动产生脉冲信号,谁按得快,亮点向谁方向移动,每按一次,亮点移动一次。
移到任一方终端指示灯点亮,这一方就获胜,此时双方按键均无作用,输出保持,只有经裁判复位后才使亮点恢复到中心线。
(2)当一局比赛结束后,由点亮该终点灯的信号使电路封锁加减脉冲信号的作用,即实现电路自锁,使加减脉冲无效。
同时,使计分电路自动加分。
当两人比赛结束后,裁判可以让计分显示器清零。
2.流程图及单元电路设计
2.1流程图
流程图如图2.1所示
图2.1流程图
2.2单元电路设计
2.2.1脉冲电路设计
脉冲电路图如图2.2.1所示
图2.2.1脉冲产生电路
由与门74LS08和与非门74LS00构成。
因74LS193D是可逆计数器,控制加减的CP脉冲分别加至5脚和4脚,此时当电路要求进行加法计数时,减法输入端CPD必须接高电平;进行减法计数时,加法输入端CPU也必须接高电平,若直接由A、B键产生的脉冲加到5脚或4脚,就有很多时机在进行计数输入时另一计数输入端为低电平,使计数器不能计数,双方按键均失去作用,拔河比赛不能正常进行。
加一整形电路,使A、B二键出来的脉冲经整形后变为一个占空比很大的脉冲,这就减少了进行某一计数时另一计数输入为低电平的可能性,从而使每按一次键都有可能进行有效的计数。
2.2.2计数及控制电路设计
计数及控制电路图如图2.2.1所示
图2.2.1计数及控制电路
本电路只要采用74LS193作为计数和控制电路芯片。
74LS193是具有双时钟的十进制同步加/减计数器。
CPU和CPD同时接收脉冲电路传来的信号,分别进行加法和减法运算,同时分别通过自己的输出端把信号传递给下一电路。
作为控制电路,74LS193的控制端接通两端的LED作为控制信号,当两端的灯亮的时候通过或非门对控制端输入低电平,此时甲乙双方按键无反应,通过手动复位使74LS193重置。
2.2.3电子绳电路设计
电子绳电路图如图2.2.3所示
本电路采用CC45144线-16线译码器。
输入端接上一个电路的并行信号。
当开始时,74LS193没有信号输入,输出为0000,CC4514接受到0000是Y0灯亮。
当双方开始时,74LS193开始计数,并把信号输出给CC4514,当减计数时灯往左移,加计数时灯往右移。
同时Y9和Y7作为74LS193的控制端脉冲输入,经过或非门控制193的控制端。
Y7和Y9又作为计分电路的输入信号。
图2.2.3电子绳电路
2.2.4计分电路设计
本电路为比分显示电路,其中74LS390为二—五—十进制计数器,其中CP0-Q0为二进制计数器,CP1-Q3为五进制计数器,本电路通过将Q0连接至CP1,组成了十进制计数器。
当Y9或Y7的下降沿到来时,触发时钟,进行计数。
并将计数结果通过四线——七线译码器4511转换成显示器对应的控制信号,点亮LED显示屏。
其中显示器复位使MR端接入高电平,390置零,显示屏上显示0。
电路图如图2.2.4所示。
图2.2.4计分电路
3.总电路图及仿真结果
3.1总电路图
图3.1总电路图
拔河游戏机共有15个发光二级管,开机后只有中间一个发亮,以此作为拔河的中心线,游戏双方各持一个按键,迅速地,不断地按动以产生脉冲,谁按的快,亮点就向谁的方向移动,每按一次,亮点移动一次,移到任一方终端二极管发亮,这一方就得胜,此时双方按键均无作用,输出保持,只有经复位后才使亮点恢复到中心线,用七段数码管显示胜者取胜的盘数。
本实验通过设计多谐振荡器提供输入脉冲,用可逆计数器,译码器,将AB双方的输入转换为脉冲,再经过译码,显示译码器和七段数码管实现电路的记分功能。
用开关设计的裁判可以实现电路的记分和清零功能。
因74LS193是可逆计数器,控制加减的CP脉冲分别加至5脚和4脚,此时当电路要求进行加法计数时,减法输入端CPD必须接高电平;进行减法计数时,加法输入端CPU也必须接高电平,若直接由A、B键产生的脉冲加到5脚或4脚,就有很多时机在进行计数输入时另一计数输入端为低电平,使计数器不能计数,双方按键均失去作用,拔河比赛不能正常进行。
需加一整形电路,使A、B二键出来的脉冲经整形后变为一个占空比很大的脉冲,这样就可减少了进行某一计数时另一计数输入为低电平的可能性,从而使每按一次键都有可能进行有效的计数。
整形电路由与非门和与门实现。
3.2电路仿真
图3.2启动状态
图3.3按键锁死
图3.4计分显示及电子绳重置
图3.5计分重置
4.部分重要芯片引脚图
4.174LS193引脚图
图4.174LS193
74LS193的清除端是异步的。
当清除端(MR)为高电平时,不管时钟端(CPD、CPU)状态如何,即可完成清除功能。
192的预置是异步的。
当置入控制端(PL)为低电平时,不管时钟CP的状态如何,输出端(Q0~Q3)即可预置成与数据输入端(P0~P3)相一致的状态。
192的计数是同步的,靠CPD、CPU同时加在4个触发器上而实现。
在CPD、CPU上升作用下Q0~Q3同时变化,从而消除了异步计数器中出现的计数尖峰。
当进行加计数或减计数时可分别利用CPD或CPU,此时另一个时钟应为高电平。
当计数上溢出时,进位输出端(TCU)输出一个低电平脉冲,其宽度为CPU低电平部分的低电平脉冲;当计数下溢出时,错位输出端(TCD)输出一个低电平脉冲,其宽度为CPD低电平部分的低电平脉冲。
当把TCD和TCU分别连接后一级的CPD、CPU,即可进行级联
当置入控制端(PL)为低电平时,不管时钟CP的状态如何,输出端3,2,6,7即可预置成与数据输入端15,1,10,9相一致的状态,可当成输出端。
14为置零端;11为置数端。
3,2,6,7为输出端;14为置零端;5为加法计数端;4为减法计数端;12,13分别为进.借位端。
4.2CC4514引脚图
CC4514由一可选通锁存器和一4线-16线译码器组成。
锁存器所保留地数据为在选通脉冲由1至0转换之前地最后输入数据。
INH控制端将所有输出置为0,而与数据或选通脉冲的输入状态无关。
译码器功能表列出了输入数据的组合及对应的选择输出。
图4.2和表4.2列出了CC4514的一些基本状况。
图4.2CC4514
输 入
高电平输出端
输 入
高电平输出端
LE
INH
A3
A2
A1
A0
LE
INH
A3
A2
A1
A0
1
0
0
0
0
0
YO
1
0
1
0
0
1
Y9
1
0
0
0
0
1
Y1
1
0
1
0
1
0
Y10
1
0
0
0
1
0
Y2
1
0
1
0
1
1
Y11
1
0
0
0
1
1
Y3
1
0
1
1
0
0
Y12
1
0
0
1
0
0
Y4
1
0
1
1
0
1
Y13
1
0
0
1
0
1
Y5
1
0
1
1
1
0
Y14
1
0
0
1
1
0
Y6
1
0
1
1
1
1
Y15
1
0
0
1
1
1
Y7
1
1
×
×
×
×
无
1
0
1
0
0
0
Y8
0
0
×
×
×
×
表4.2CC4514逻辑功能图
4.3CC4511
图4.3CC4511管脚图
CD4511是一片CMOSBCD—锁存/7段译码/驱动器,引脚排列如图2所示。
其中abcd为BCD码输入,a为最低位。
LT为灯测试端,加高电平时,显示器正常显示,加低电平时,显示器一直显示数码“8”,各笔段都被点亮,以检查显示器是否有故障。
BI为消隐功能端,低电平时使所有笔段均消隐,正常显示时,B1端应加高电平。
另外CD4511有拒绝伪码的特点,当输入数据越过十进制数9(1001)时,显示字形也自行消隐。
LE是锁存控制端,高电平时锁存,低电平时传输数据。
a~g是7段输出,可驱动共阴LED数码管。
4.474LS390
图4.474LS390引脚图
表4.4.174LS390功能表
5.设计感言
经过一个多星期的努力和付出的汗水,终于把课程设计做完了。
真是不容易呀,一份耕耘,一份收获。
这次课程设计给了我许多收获。
本次课程设计后我对数字电子技术有了更进一步的熟悉,实际操作和课本上的知识有很大联系,但又高于课本,一个看似很简单的电路,要动手把它设计出来就比较困难了,因为是设计要求我们在以后的学习中注意这一点,要把课本上所学到的知识和实际联系起来,同时通过本次电路的设计,不但巩固了所学知识,也使我们把理论与实践从真正意义上结合起来,增强了学习的兴趣,考验了我们借助互联网络搜集、查阅相关文献资料,和组织材料的综合能力。
不仅这样,还使我熟悉掌握了WORD文档的编辑。
通过设计拔河游戏机控制电路,让我对数字逻辑这门课有了更深刻的了解,对电子器件的认识也不再停留在字面上,实现了从理论到实践的飞跃。
我了解到理论和实践是分不开的。
只有理论不行,当你面对一堆元气件时,你会茫然不知所措;可只懂实践也不行,当别人问你为什么会这样,怎么样才算正确,你如果说凭感觉是不足以服人的。
学习的目的就是去应用,只有实践才能将书本知识转化为实用的技能。
6.参考文献
[1]康华光.电子技术基础(模拟部分)(第5版)[M].北京:
高等教育出版社,2004
[2]阎石.数字电子技术基础(第5版)[M].北京:
高等教育出版社,2006
[3]陈光明.电子技术书课程设计与综合实训[M].北京航空航天出版社.2007
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